彩虹是一種氣象中的光學現象，其形成原因是陽光照射到半空中的水滴時，光線在水滴內部發生折射、反射和色散作用。
陽光進入水滴後，首先發生折射，然後在水滴的背面反射，最後再次折射回到空氣中。由於水對光有色散的作用，不同波長的光的折射率有所不同，導致光線在水滴內部以不同的角度反射和折射，最終形成我們看到的彩色光譜。彩虹中顏色的排列從外圈至內圈通常是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫，這是因爲不同波長的光在水滴中的折射程度不同。
彩虹的形成還與太陽的位置有關，只有在陽光照射到雨滴且觀察者面對太陽的相反方向時，才能看到彩虹。這是因爲光線必須以特定的角度進入和退出水滴，才能在觀察者的眼中形成彩虹。彩虹通常在下午或雨後剛轉晴時出現，這時空氣中含有大量的小水滴，而且太陽位置較低，使得觀察條件最爲有利。
此外，空氣中水滴的大小還決定了彩虹的色彩鮮豔程度和寬窄。水滴越大，彩虹越鮮豔且窄；水滴越小，彩虹顏色越淡且寬。在特定條件下，例如在瀑布附近或人工噴灑水霧時，也可以觀察到彩虹。